CN104203839B - 海水脱硫氧化处理装置及海水排烟脱硫系统 - Google Patents

海水脱硫氧化处理装置及海水排烟脱硫系统 Download PDF

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Abstract

一种海水脱硫氧化处理装置，具备利用稀释海水(14)及空气对酸性脱硫海水(13)进行水质恢复处理的氧化曝气槽(16)，该酸性脱硫海水(13)包含通过对锅炉废气中的硫氧化物实施海水脱硫而生成的亚硫酸(H2SO3)，该海水脱硫氧化处理装置具备：主流路(20A)，其具有在氧化曝气槽(16)的长度方向上的入口侧形成的上游侧堤坝(21A)，该主流路(20A)供稀释海水(14)导入；上游侧混合部(22A)，其形成在上游侧堤坝(21A)的上游侧，供酸性脱硫海水(13)导入并将该酸性脱硫海水(13)与所述稀释海水(14)混合；副流路(20B)，其从氧化曝气槽(16)的上游侧混合部(22A)的上游侧绕过，对由所述氧化曝气槽(16)氧化曝气后的酸性脱硫海水(13)供给后稀释的稀释海水(14)。

Description

海水脱硫氧化处理装置及海水排烟脱硫系统
技术领域
本发明涉及一种利用烧煤、烧原油及烧重油等的发电设备中适用的排烟脱硫装置的废水处理，特别涉及一种将利用海水法进行脱硫的排烟脱硫装置的废水(使用后的海水)导入到曝气装置中的海水脱硫装置的废水水路及海水排烟脱硫系统。
背景技术
一直以来，在以煤及原油等为燃料的发电设备中，就从锅炉排出的燃烧废气气体(以下，称为“废气”)而言，在将包含于该废气中的二氧化硫(SO2)等硫氧化物(SOx)去除后向大气排放。作为实施这种脱硫处理的排烟脱硫装置的脱硫方式，已知有石灰石膏法、喷射干燥法及海水法等。
其中，采用海水法的排烟脱硫装置(以下，称为“海水排烟脱硫装置”)属于将海水用作吸收剂的脱硫方式。在该方式中，通过将海水及锅炉废气向例如大致圆筒那样的筒形状或方形形状的立式的脱硫塔(吸收塔)的内部供给，从而将海水作为吸收液而产生湿式基础的气液接触而去除硫氧化物。
就在上述的脱硫塔内用作吸收剂的脱硫后的海水(使用后的海水)而言，例如，在上部敞开的长的水路(SeawaterOxidationTreatmentSystem；SOTS)内流动而排出时，通过从设置在水路的局部的底面上的曝气装置(氧化曝气槽)流出微小气泡的曝气处理而被脱碳酸(爆气)(专利文献1～3)。
【在先技术文献】
【专利文献】
专利文献1：日本特开2006-055779号公报
专利文献2：日本特开2009-028570号公报
专利文献3：日本特开2009-028572号公报
发明内容
【发明要解决的课题】
但是，为了实施海水脱硫需要大量的海水量，因此期望实现海水脱硫装置的紧凑化。
本发明鉴于所述问题而完成，其课题在于提供一种实现了系统的紧凑化的海水脱硫氧化处理装置及海水排烟脱硫系统。
【用于解决课题的方案】
用于解决上述的课题的本发明的第一方案涉及海水脱硫氧化处理装置，其具备利用稀释海水及空气对酸性脱硫海水进行水质恢复处理的氧化曝气槽，该酸性脱硫海水包含利用海水脱硫装置通过对例如锅炉废气中的硫氧化物实施海水脱硫而生成的亚硫酸(H2SO3)，该海水脱硫氧化处理装置的特征在于，具备：主流路，其具有在所述氧化曝气槽的长度方向上的入口侧形成的上游侧堤坝，该主流路供所述稀释海水导入；上游侧混合部，其形成在所述上游侧堤坝的上游侧，该上游侧混合部供所述酸性脱硫海水导入并将该酸性脱硫海水与所述稀释海水混合；副流路，其从所述氧化曝气槽的上游侧混合部的上游侧绕过，对由所述氧化曝气槽氧化曝气了的酸性脱硫海水供给后稀释的稀释海水。
第二方案的海水脱硫氧化处理装置以第一方案为基础，其特征在于，所述海水脱硫氧化处理装置具有下游侧堤坝，该下游侧堤坝形成在所述氧化曝气槽的长度方向上的出口侧，并与所述上游侧堤坝一起将水质恢复海水的容积确保为规定量以上。
第三方案的海水脱硫氧化处理装置以第二方案为基础，其特征在于，所述海水脱硫氧化处理装置具有下游侧混合部，该下游侧混合部设置在所述下游侧堤坝的下游侧，使用在副流路中绕过的稀释海水在下游侧堤坝的后游侧与水质恢复海水混合而进行后稀释。
第四方案的海水脱硫氧化处理装置以第一方案为基础，其特征在于，在所述上游侧堤坝形成有开口。
第五方案的海水脱硫氧化处理装置以第二方案为基础，其特征在于，所述上游侧堤坝及下游侧堤坝的开口变化自如。
第六方案的海水脱硫氧化处理装置以第二方案为基础，其特征在于，所述上游侧堤坝及下游侧堤坝的高度调节自如。
第七方案的海水脱硫氧化处理装置以第一方案为基础，其特征在于，所述上游侧堤坝存在有多级，随着朝向下游侧而其高度降低。
第八方案涉及一种海水排烟脱硫系统，其特征在于，具备：使废气和脱硫用海水进行气液接触而将气体中的硫氧化物(SOX)脱硫反应成亚硫酸(H2SO3)的排烟脱硫吸收塔；第一方案至第七方案中任一方案的海水脱硫氧化处理装置，其中，将汲取来的海水分支成稀释海水、脱硫用海水，在使用分支后的脱硫用海水通过所述排烟脱硫吸收塔进行了脱硫后，作为所述酸性脱硫海水而向所述海水脱硫氧化处理装置的上游侧混合部导入，并将所述稀释海水以规定比例向所述海水脱硫氧化处理装置的所述主流路和所述副流路导入。
【发明效果】
根据本发明，来自脱硫装置的酸性脱硫海水被导入上游侧混合部内，在该区间内通过稀释海水可靠地进行前稀释的混合。该可靠地混合了的酸性脱硫海水越过上游侧堤坝，而流入氧化曝气槽，由此在氧化曝气槽内被实施曝气，从而可靠地进行氧化曝气处理。可靠地实施了氧化曝气处理后的酸性脱硫海水由借助用副流路而绕过的稀释海水进行精稀释，之后作为排放海水而向海中排放。
附图说明
图1是本实施例所涉及的海水脱硫氧化处理装置的简图。
图2是本实施例所涉及的另一海水脱硫氧化处理装置的简图。
图3是图1的A-A线剖视图。
图4是另一实施例所涉及的图1的A-A线剖视图。
图5是本实施例所涉及的另一海水脱硫氧化处理装置的简图。
图6-1是本实施例所涉及的另一海水脱硫氧化处理装置的简图。
图6-2是本实施例所涉及的另一海水脱硫氧化处理装置的简图。
图7是本实施例所涉及的另一海水脱硫氧化处理装置的简图。
图8是本实施例的可动堤坝的简图。
图9-1是本实施例的可动堤坝的简图。
图9-2是本实施例的可动堤坝的简图。
图10是本实施例所涉及的堤坝的变形例的简图。
图11是具备图1所示的海水脱硫氧化处理装置的海水排烟脱硫系统的简图。
图12是表示氧化曝气槽的距离和海水的pH之间的关系的坐标图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明。需要说明的是，并非通过该实施例限定本发明，而且，在具有多个实施例的情况下，也包含将各实施例组合而构成的情况。而且，下述实施例中的结构要素中，包含本领域技术人员能够容易想到的内容、或实质上相同的内容。
【实施例1】
参照附图说明本发明的实施例所涉及的海水脱硫氧化处理装置。图1至图3是本实施例所涉及的海水脱硫氧化处理装置的简图。图3及图4是图1及图2的A-A线剖视图。而且图5至图7是本实施例所涉及的另一海水脱硫氧化处理装置的简图。
首先，如图1及图3所示，本实施例所涉及的海水脱硫氧化处理装置10A具备利用稀释海水14及空气15对酸性脱硫海水13进行水质恢复处理的氧化曝气槽16，该酸性脱硫海水13包含通过利用海水脱硫装置(未图示)对例如锅炉废气中的硫氧化物进行海水脱硫而生成的亚硫酸(H2SO3)，该海水脱硫氧化处理装置10A具备：主流路20A，其具有形成在氧化曝气槽16的长度方向上的入口侧的上游侧堤坝21A，该主流路20A供稀释海水14导入；上游侧混合部22A，其形成在上游侧堤坝21A的上游侧，该上游侧混合部22A供酸性脱硫海水13导入并将该酸性脱硫海水13与所述稀释海水14混合；副流路20B，其从氧化曝气槽16的上游侧混合部22A的上游侧绕过，对由所述氧化曝气槽16氧化曝气了的酸性脱硫海水(曝气海水)13供给后稀释的稀释海水14。
图1中，符号24A表示稀释海水导入通路，24B表示排放海水排出通路，27表示将主流路20A与副流路20B隔开的隔壁。
在本实施例中，在上游侧堤坝21A的上游侧和下游侧堤坝21B的下游侧分别设置有入口部堤坝25A及出口部堤坝25B。
而且，将由上游侧堤坝21A的上游侧和入口部堤坝25A夹着的区间设为上游侧混合部22A，并且将由下游侧堤坝21B和出口部堤坝25B夹着的区间设为下游侧混合部22B。
在上游侧混合部22A的侧壁设置有导入酸性脱硫海水13的酸性脱硫海水导入通路26。
而且，酸性脱硫海水13通过该酸性脱硫海水导入通路26而导入到上游侧混合部22A内，在该区间内通过稀释海水14可靠地进行前稀释的混合。
这样与稀释海水14可靠地混合后的酸性脱硫海水13越过上游侧堤坝21A而流入氧化曝气槽16。由此，在氧化曝气槽16内基于由散气管28供给的空气15进行的氧化曝气处理变得可靠。
需要说明的是，脱硫海水利用未图示的送液泵而向排烟脱硫吸收塔供给，然而可以将送液泵设置在例如上游侧混合部22A的区间内。而且，也可以将送液泵设置在稀释海水导入通路24A的前游侧。
而且，稀释海水14的一部分通过副流路20B而绕过的稀释海水14b被导入下游侧混合部22B，在这里进行作为被氧化曝气了的酸性脱硫海水(曝气海水)13的后稀释的精稀释，之后作为排放海水25而向海中排放。
在氧化曝气槽16的底部设置有使空气散气的散气管28，而由于通过上游侧堤坝21A、下游侧堤坝21B将该氧化曝气区域可靠地划分，因此基于规定容积的海水而进行的酸性脱硫海水13的氧化曝气变得可靠。
此处，在图1所示的海水脱硫氧化处理装置10A中，在稀释海水14的导入侧和排放海水25的排出侧，缩窄流路的横向宽度，然而本发明并不限定于此，例如，如图2所示，也可以使流路的横向宽度与主流路20A和副流路20B的相加的宽度为相同的宽度。
在本发明中，将吸收废气中的硫氧化物的废气中的吸收SO2量(ΔS)除以向主流路20A导入的主流路海水量(全海水量(FT)-向副流路供给的海水量(FB))而得到的值(设为α)控制在0.5～1.3的范围内。
0.5＜(ΔS/(FT-FB))＝α＜1.3
此处，FT为全海水量，FB为向副流路20B供给的海水量。
更优选，通过控制在0.65＜(ΔS/(FT-FB))＝α＜1.15的范围内，从而对最优稀释海水量可靠地进行控制。
例如，当吸收SO2量(ΔS)为70,000gmol/h而全海水量为100,000m3/h的情况下，若欲将α控制为1.0，只要将向副流路20B供给的稀释海水14b的海水量设为30,000m3/h即可。
由此，当例如因锅炉负载等造成废气中的硫氧化物的量增大时，吸收SO2(ΔS)预想不到地变化(上升)，然而在这种情况下，减少向副流路20B供给的稀释海水14b的海水量而能够可靠地进行通过氧化曝气槽16进行的氧化曝气。
而且，如图4所示，可以在上游侧堤坝21A的局部设置开口21a来促进混合海水向氧化曝气槽16内的流入。
也可以使该开口21a的开口面积变化自如来调整流路截面积。
在图1所示的实施例的海水脱硫氧化处理装置10A中，在氧化曝气槽16的上游侧和下游侧，分别设置有上游侧混合部22A和下游侧混合部22B，然而本发明并不限定于此，像图5所示的海水脱硫氧化处理装置10B那样，也可以仅设置上游侧混合部22A。
在图1所示的实施例的海水脱硫氧化处理装置10A中，也能够通过未图示的泵来进行向副流路20B供给的稀释海水14b的流量调整，然而像图6-1所示的海水脱硫氧化处理装置10C那样，通过调整设置在隔壁27的隔壁入口侧27a的可动水闸29A能够调节稀释海水14的分配量。
该可动水闸29形成有引导部29a，且在垂直方向上移动自如。
而且，也可以在副流路20B的流路内设置副流路堤坝30来调整通过副流路20B的稀释海水14b的流量。
而且，并不限定于如图6-1所示的在垂直方向上移动自如的可动水闸，也可以像图6-2所示的海水脱硫氧化处理装置10C那样，通过在隔壁27的隔壁入口侧27a设置左右转动的转动水闸29B，并调整开闭程度，由此能够进行稀释海水14的分配量的调节。
而且，在图1及图2、图5及图6所示的海水脱硫氧化处理装置10A～10C中，使稀释海水14b从通过了隔壁27后的隔壁出口侧27b流入，而进行精稀释，然而本发明并不限定于此，像图7所示的海水脱硫氧化处理装置10D那样，也可以在隔壁27设置开口27c。而且，也可以经由该开口27c将向副流路20B供给的稀释海水14b的一部分导入到氧化曝气槽16内，对氧化曝气了的曝气海水进行稀释。此处，一部分是指确保了下游侧混合部22B所需的量的剩余的海水。
此处，图12表示氧化曝气槽的距离和海水的pH之间的关系。
如图12所示，横轴表示自氧化曝气槽16的入口的距离，纵轴表示海水的pH。
在图12中，随着距离增大，坐标图的pH急剧上升是表示在下游侧混合部22处的与通过副流路20B而绕过的稀释海水14b进行混合的部位。
图12中，“实线”为绕过量小且α小的情况，虽然在氧化槽入口处的pH高，然而通过亚硫酸的氧化而实现的pH降低幅度小。由于pH的降低幅度小，因此无法使CO2分压上升，无法使脱碳酸速度提高，与使α最优化的(α＝1.0)相比，pH的恢复性差。
此处，像“单点划线”那样，通过使α最优化(α＝1.0)，即使是相同的氧化槽，也能够实现pH的提高。
相对于此，像“虚线”那样，若未使α最优化(α＝0.7)，则为了实现作为目标的pH，需要增大氧化曝气槽。
而且，在吸收SO2量(ΔS)小于70,000gmol/h的情况下，能够减少稀释海水14的总量，因此可以减小氧化曝气槽16内的曝气容积。
在该情况下，例如，能够通过将下游侧堤坝21B的堤坝设置为可动堤坝并调节其高度来进行调节。
而且，除可动堤坝以外，也可以在下游侧堤坝21B设置开口，并将该开口设置为变化自如来调整开口的流路截面积。
图8为本实施例的可动堤坝的简图。
如图8所示，该可动堤坝包括，从氧化曝气槽16的底部16a立起设置的基础壁21A-1(21B-1)、相对于该基础壁21A-1(21B-1)而上升及下降自如的可动壁21A-2(21B-2)。
需要说明的是，下游侧堤坝21B的可动堤坝也同样，因此在附图的括弧内示出了符号。
图9-1及图9-2是本实施例的另一可动堤坝的简图。
图9-1所示的可动堤坝由一对“コ”形状的引导构件31和上游侧堤坝21A(下游侧堤坝21B)形成，该引导构件31从氧化曝气槽16的底部16a立起设置，该上游侧堤坝21A在垂直方向上移动自如地插入到该引导构件31内，从而根据需要来调整流量。
图9-2所示的可动堤坝由一对“コ”形状的引导构件31和一张可动的上游侧堤坝21A形成，该引导构件31从氧化曝气槽16的底部16a立起设置，该上游侧堤坝21A分成两部分(21A-1、21A-2)且在垂直方向上移动自如地插入到该引导构件31内，调整可动量，从而根据需要来调整流量。
需要说明的是，也可以将下侧的堤坝21A-1固定，而仅使上侧的堤坝21A-2可动。
需要说明的是，下游侧堤坝21B的可动堤坝也同样，因此在附图的括弧内示出了符号。
通过使用这种可动堤坝，能够任意变更氧化曝气槽16内的容积。
图10是本实施例所涉及的另一堤坝的变形例的简图。
如图10所示，设置在氧化曝气槽16的上游侧的上游侧堤坝21A朝向稀释海水14的流动的下游侧而立起设置有多个(本实施例中为三个)21A1、21A2、21A3，并且从上游侧的堤坝21A1向下游侧的堤坝21A3依次降低这些堤坝的高度，在落水33时使其瀑布化。由此，在呈瀑潭地落入的海水中，产生无数微小的空气的气泡34，而增大了与空气相接的海水表面积，从而发挥卷入效果，使得在氧化曝气槽16内容易吸收外部空气。
其结果为，由于在导入氧化曝气槽16以前，包含有微小的空气的气泡34，因此氧化作用良好，对氧化作用进行补充，因此能够实现曝气装置的动力减少。
【实施例2】
参照附图说明具备本发明的实施例所涉及的海水脱硫氧化处理装置的海水排烟脱硫系统。图11是具备图1所示的海水脱硫氧化处理装置的海水排烟脱硫系统的简图。
如图11所示，海水排烟脱硫系统100具备：使废气101和脱硫用海水14a进行气液接触而使SO2脱硫反应成亚硫酸(H2SO3)的排烟脱硫吸收塔102；设置在排烟脱硫吸收塔102的后游侧，并具备使含有硫成分的酸性脱硫海水13与稀释海水14稀释混合的氧化曝气槽16的海水脱硫氧化处理装置10A，将从海洋汲取来的海水分支成稀释海水14、脱硫用海水14a，在利用分支后的脱硫用海水14a通过所述排烟脱硫吸收塔102进行了脱硫后，作为所述酸性脱硫海水13而向海水脱硫氧化处理装置10A的上游侧混合部22A导入，并将稀释海水14以规定比例导入所述海水脱硫氧化处理装置10A的主流路20A和所述副流路20B。
需要说明的是，图11中，符号110为海水冷却用的冷凝器，L1为海水汲取通路，L2为稀释海水供给通路，L3为脱硫用海水供给通路，L4为废气供给通路，L5为酸性脱硫海水供给通路，P1及P2为海水泵。
在排烟脱硫吸收塔102中，经由脱硫用海水供给通路L3而供给的脱硫用海水14a从散气管102a朝向上方喷射，使其喷射的脱硫用海水14a与废气101进行气液接触，从而使废气101中的SO2吸收于海水中。通过排烟脱硫吸收塔102吸收了硫成分的酸性脱硫海水13被贮存在排烟脱硫吸收塔102的底部，之后经由酸性脱硫海水供给通路L5而导入到设置在排烟脱硫吸收塔102的后游侧的海水脱硫氧化处理装置10A的上游侧混合部22A内，在此处与从稀释海水供给通路L2供给来的稀释海水14可靠地进行混合。
然后，混合稀释后的酸性脱硫海水13越过上游侧堤坝21A而导入到设置在上游侧混合部22A的下游侧的氧化曝气槽16内。
在该氧化曝气槽16内，通过散气管102a供给由未图示的氧化用鼓风机供给来的空气，对酸性脱硫海水13实施水质恢复。之后越过下游侧堤坝21B，在下游侧混合部22B内，从隔壁出口侧27b导入另行绕过的稀释海水14b，进行后稀释而完成精稀释。之后经由排放海水排出通路24B，作为排放海水25而向海中排放。
通过应用本海水排烟脱硫系统，实现了系统的紧凑化，并且在规定的值(α)(0.5＜(ΔS/(FT-FB)＝α)＜1.3)的范围内进行控制，由此即使在吸收SO2(ΔS)预想不到地变化(上升)时(锅炉负载等)，通过减少向副流路20B供给的稀释海水14b的海水量导入，增大向主流路20A投入的稀释海水的量，由此不增大氧化曝气槽16内的空气15供给量，而能够可靠实施利用氧化曝气槽16进行的氧化曝气。
【符号说明】
10A～10D海水脱硫氧化处理装置
13酸性脱硫海水
14稀释海水
15空气
16氧化曝气槽
21A上游侧堤坝
21B下游侧堤坝
22A上游侧混合部
22B下游侧混合部
100海水排烟脱硫系统
102排烟脱硫吸收塔

Claims (6)

1.一种海水脱硫氧化处理装置，其特征在于，具备：
海水脱硫装置，其生成酸性脱硫海水，该酸性脱硫海水包含通过对锅炉废气中的硫氧化物实施海水脱硫而生成的亚硫酸(H2SO3)；
氧化曝气槽，其利用稀释海水及空气对所述酸性脱硫海水进行水质恢复处理；
主流路，其具有在所述氧化曝气槽的长度方向上的入口侧形成的上游侧堤坝，该主流路供所述稀释海水导入；
上游侧混合部，其形成在所述上游侧堤坝的上游侧，该上游侧混合部供所述酸性脱硫海水导入并将该酸性脱硫海水与所述稀释海水进行混合；
副流路，其从所述氧化曝气槽的上游侧混合部的上游侧绕过，对由所述氧化曝气槽氧化曝气后的酸性脱硫海水供给后稀释的稀释海水；
下游侧堤坝，其形成在所述氧化曝气槽的长度方向上的出口侧，并与所述上游侧堤坝一起将水质恢复海水的容积确保为规定量以上；
下游侧混合部，其设置在所述下游侧堤坝的下游侧，使用在副流路中绕过的稀释海水在下游侧堤坝的后游侧与水质恢复海水混合而进行后稀释，
所述海水脱硫氧化处理装置具有能够将吸收废气中的硫氧化物的废气中的吸收SO2量(ΔS)除以向主流路导入的主流路海水量而得到的值(α)控制在0.5～1.3的范围内的机构，所述主流路海水量是全海水量(FT)-向副流路供给的海水量(FB)而得到的值，其中，所述废气中的吸收SO2量的单位是gmol/h，所述主流路海水量的单位是m3/h。
2.如权利要求1所述的海水脱硫氧化处理装置，其特征在于，
在所述上游侧堤坝形成有开口。
3.如权利要求1所述的海水脱硫氧化处理装置，其特征在于，
所述上游侧堤坝及下游侧堤坝的开口变化自如。
4.如权利要求1所述的海水脱硫氧化处理装置，其特征在于，
所述上游侧堤坝及下游侧堤坝的高度调节自如。
5.如权利要求1所述的海水脱硫氧化处理装置，其特征在于，
所述上游侧堤坝存在有多级，随着朝向下游侧而其高度降低。
6.一种海水排烟脱硫系统，其特征在于，具备：
使废气和脱硫用海水进行气液接触而将气体中的硫氧化物(SOX)脱硫反应成亚硫酸(H2SO3)的排烟脱硫吸收塔；
权利要求1至5中任一项所述的海水脱硫氧化处理装置，
将汲取来的海水分支成稀释海水、脱硫用海水，在使用分支后的脱硫用海水通过所述排烟脱硫吸收塔进行了脱硫后，作为所述酸性脱硫海水而向所述海水脱硫氧化处理装置的上游侧混合部导入，
并且将所述稀释海水以规定比例向所述海水脱硫氧化处理装置的所述主流路和所述副流路导入。
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